1. Características de los Metales

• Elevada conductividad térmica y eléctrica.
• Considerable resistencia mecánica.
• Gran plasticidad.
• Elevada maleabilidad.
• Carácter reciclable.

1.1 Estructuras Cristalinas

2 estados:

• Cristalino (Átomos alineados perfectamente)
• Amorfo (Ordenación espacial de corta distancia).

La mayor parte de los metales de interés industrial únicamente cristalizan en 3 tipos:

• Cúbica centrada en el cuerpo.
• Cúbica centrada en las caras.
• Hexagonal compacta.

En los 3 tipos de redes cristalinas frecuentes en los metales existen una serie de huecos en los que se pueden introducir átomos extraños a la red, originándose soluciones sólidas de inserción. Soluciones sólidas, llamadas de sustitución en la que los átomos extraños desplazan a los originales de sus posiciones.

Dos metales son solubles en estado sólido cuando en la red cristalina de uno, alguno de sus átomos se pueden sustituir por átomos del otro metal (sustitución) o se pueden insertar en los huecos interatómicos de la red (inserción).

Defectos en la red cristalina:

• Imperfecciones puntuales (Átomos del mismo o de otro elemento colocados en un punto al que no pertenecen).
• Imperfecciones lineales: A causa de las deformaciones plásticas en los metales.
• Imperfecciones superficiales.

1.2. Mecanismos de Endurecimiento de Metales

• Endurecimiento por deformación en frío (Un metal que haya experimentado una deformación en frío se somete posteriormente a un tratamiento térmico, denominado recocido para devolverle su plasticidad).
• Endurecimiento por afino de grano (relación experimental, cuanto menor sea el grano mayor será el límite elástico).
• Endurecimiento por solución sólida: Tanto de sustitución como de inserción, provocan un aumento de la dureza del metal.

1.3. Tratamientos de los Metales para Mejorar sus Propiedades

• Tratamientos térmicos (Operaciones de calentamiento y enfriamiento). (Recocido, temple y revenido)
• Tratamiento termoquímico (operaciones de calentamiento y enfriamiento, aportación de otros elementos en la superficie de las piezas). (Cementación, Nitruración, cianuración, carbonitruración, sulfinización)
• Tratamientos mecánicos (mejora la características de metales por deformación mecánica) (En caliente, en frío)
• Tratamientos superficiales (Metalización, cromado).

2. Los Metales Ferrosos

Los metales ferrosos son los que contienen, como elemento base el hierro (Fe). El hierro técnicamente puro es un material metálico magnético, de color blanco azulado, dúctil y maleable. Su punto de fusión es aprox. de 1535ºC. Es un buen conductor de calor y electricidad. Expuesto al aire se corroe formándose orín (sustancia pardo-rojiza escamosa).

2.1 Tipos de Metales Ferrosos

• Hierro industrial: (Menos del 0,03 % de carbono) apenas se emplea al tener características mecánicas inadecuadas.
• Acero: (Entre 0,03% y 1,67% de carbono) (Mientras más carbono mayor dureza y resistencia a la tracción, pero se incrementa la fragilidad).
• Fundición: (Entre el 1,67% y 6,67%).

Características del Acero:

• Dúctiles y maleables.
• Su resistencia mecánica se incrementa con el carbono.
• La soldabilidad disminuye con el porcentaje de carbono.
• Se oxidan fácilmente (salvo inoxidables).

Hay otros elementos que modifican las propiedades del acero:

• Azufre: Fragilidad.
• Cobalto y cromo: Dureza y resistencia a la corrosión y desgaste.
• Manganeso: hace factible el proceso de temple e incrementa la dureza de los aceros templados.
• Molibdeno: Dureza y su resistencia en caliente y al desgaste.
• Níquel: Resistencia a la tracción (componente fundamental para acero inoxidable).
• Plomo: Favorece el mecanizado del acero por procedimientos de arranque de viruta.
• Silicio=Vanadio: Elimina el exceso de oxígeno, y les comunica elasticidad.
• Wolframio: Le confiere gran dureza en cualquier temperatura.

Fundiciones: Aleación de hierro con carbón.

Ventajas:

• Fabricación más sencilla que la del acero.
• Posee características mecánicas aceptables.
• Son más baratas que las del acero.

Clasificación de las fundiciones:

• Fundiciones ordinarias.
• Fundiciones aleadas.
• Fundiciones especiales.

3. Procesos Siderúrgicos

El proceso siderúrgico es el conjunto de operaciones que es preciso realizar para llegar a obtener un metal férreo de unas determinadas características. Abarca desde la extracción del mineral de hierro en las minas hasta la fabricación final de un producto comercial.

• Obtención del mineral: Es uno de los materiales más abundantes en la naturaleza, sin embargo, rara vez se encuentra en estado puro. El hierro se obtiene calcinando los carbonatos y se tuestan los sulfuros, convirtiéndose en óxidos y a partir de ellos se obtiene el hierro por reducción.
• Obtención del carbón de coque. Es un material duro y poroso, con un contenido de carbono superior al 90%. Se obtiene a partir de carbones de hulla con bajo contenido en azufre. Se introduce en las baterías de hornos de coque. Es coquizado (calentar por encima de los 1000ºC sin oxígeno). Luego se rocía con agua para que no arda.
• Sintetización del mineral hierro. El objetivo es lograr un material poroso, de forma que el tamaño de los granos que se introduzcan posteriormente en el alto horno ofrezca una alta permeabilidad.
• Obtención del arrabio: La caliza se mezcla con el hierro a una temperatura menor que la de fusión y se forma el arrabio.
• Transformación del arrabio en acero: El hierro se corta a taquitos, se le hecha carbón y caliza y se mete en el horno a 1500ºC, luego se limpia.
• Colada convencional: Su función es trasvasar el acero, procedente del proceso de metalurgia secundaria a unos moldes de forma tronco piramidal para su solidificación.
• Colada continua: Su objetivo es solidificar el acero en productos de sección constante.
• Laminación del acero en caliente.
• Decapado.
• Recocido.
• Temperizado y recubrimiento de los aceros.